DE2222060C3 - Lufteinblasvorrichtung für Klimaanlagen o.dgl - Google Patents

Lufteinblasvorrichtung für Klimaanlagen o.dgl

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DE2222060C3 DE2222060A DE2222060A DE2222060C3 DE 2222060 C3 DE2222060 C3 DE 2222060C3 DE 2222060 A DE2222060 A DE 2222060A DE 2222060 A DE2222060 A DE 2222060A DE 2222060 C3 DE2222060 C3 DE 2222060C3
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lufteinblasvorrichtung für Klimaanlagen od. dgl. mit einer Einblasöffnung, durch .die ein veränderbares Luftvolumen austritt und deren Größe in Abhängigkeit von der Winkellage eines Hebels verstellbar ist, der in dem einen Drehsinn durch eine an einem Hebelarm angreifende mechanische Kraft, z. B. ein Gewicht, und in dem anderen Drehsinn durch eine von dem Druck in dem der Einblasöffnung vorgeschalteten Raum beaufschlagte Druckplatte, belastet ist
Bei einer bekannten Lufteinblasvorrichtung (DE-Gbm 71 28 471) ist unterhalb einer Deckenöffnung ein Leitkanal vorgesehen, der unten durch eine Druckplatte abgeschlossen ist, die am freien Ende eine Einblasöffnung begrenzt Die Druckplatte stellt einen Arm eines zweiarmigen, horizontalen Hebels dar, dessen zweiter Arm durch ein Gewicht belastet ist. Hiermit wird erreicht, daß trotz unterschiedlichen Luftdurchsatzes annähernd gleiche Ausströmgeschwindigkeiten erhalten werden.
Bei einer Klima- oder Lüftungsanlage tritt häufig das Problem auf, daß die Einblasluft einen von Benutzern des klimatisierten oder belüfteten Raumes als unangenehm empfundenen Luftzug erzeugt. Man hat daher versucht, durch Anordnung der Einblasöffnung oberhalb der Kopfhöhe und durch einen vorgegebenen Einblaswinkel der Strömung der eingeblasenen Luft einen solchen Verlauf zu geben, daß sie möglichst wenig durch Zug stört. Es hat sich aber gezeigt, daß die für ein bestimmtes Luftvolumen geltenden Bedingungen sich bei einer Änderung des Luftvolumens ebenfalls ändern. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Luftausströmgeschwindigkeit konstant gehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lufteinblasvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der durch einfache Maßnahmen sichergestellt ist, daß während des Betriebs der Anlage wesentlich geringere Störungen der geschildeten Art auftreten.
Diese Aufgabe wird nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß der Hebelarm bei geschlossener Einblasöffnung gegenüber seiner
senkrecht auf der Wirkungslinie der an ihn angreifenden mechanischen Kraft stehenden Projektion um einen positiven Drehwinkel, also in Offnungsriehtung, versetzt ist
Diese Lösung beruht auf der Feststellung, daß sich ί Zugerscheinungen gegenüber einer vorbestimmten Ausgangslage am wenigsten bemerkbar machen, wenn die Luftströmung im Raum unabhängig von der zugeführten Luftmenge einen bestimmten Verlauf beibehält bzw. so geregelt wird, daß die induzierte m Geschwindigkeit im Aufenthaltsraum etwa konstant bleibt. Dies erreicht man überraschenderweise dann, wenn sich die Einblasöffnung mit steigendem Druck verkleinert Eine solche Funktionsabhängigkeit wird erfindungsgemäß erreicht
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist dafür gesorgt daß die mechanische Kraft durch ein am Hebelarm angebrachtes Gewicht ausgeübt und der Hebelarm bei geschlossener Einblasöffnung schräg nach oben geneigt ist Hierbei ergibt sich auch der Vorteil, daß der Hebelarm und das Gewicht bequem im Innenraum der Lufteinblasvorrichtung untergebracht werden können.
Eine andere Lösung derselben Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die mechanische Kraft durch eine Feder mit negativer Kennlinie ausgeübt wird, so daß das von der mechanischen Kraft ausgeübte Drehmoment mit sich verkleinernder Einblasöffnung steigt Federn mit negativer Kennline sind bekannt, beispielsweise in Querrichtung belastete Omegafedern.
Im einzelnen empfiehlt es sich, die Angriffsrichtung der mechanischen Kraft und/oder die Kennlinie der Feder derart zu wählen, daß sich das von der mechanischen Kraft ausgeübte Drehmoment oder das Quadrat des Drehmoments etwa umgekehrt proportional zur Einblasöffnung ändert.
Wie man aus der Theorie über geometrisch ähnliche Räume in der Strömungslehre herleiten kann, behält bei der umgekehrt zum Quadrat des Drehmoments abhängigen Regelung die Lufströmung im Raum einen bestimmten Verlauf, auch wenn das Einblasvolumen sich ändert. Dies gilt insbesondere für Einblasöffnungen in Form eines horizontalen Spalts, der etwa in einer Vertikalebene liegt Bei einer Regelabhängigksit umgekehrt proportional zum Drehmoment ergibt sich eine etwa konstante induzierte Geschwindigkeit im Aufenthaltsraum.
Ferner kann die Begrenzungskante für eine spaltförmige Einblasöffnung durch eine an die Druckplatte anschließende und etwa senkrecht zu ihr stehende Stirnwand gebildet sein. Diese Stirnwand übt dann kein Drehmoment auf den Hebel aus. Dies gilt genau dann, wenn die Stirnwand den Teil eines Zylinders bildet, dessen Achse gleich der Drehachse des Hebels ist.
Des weiteren empfiehlt es sich, die Begrenzungskante durch eine Anschrägung auf der der Drehachse des Hebels abgewandten Seite der Stirnwand scharfkantig zu machen. Hierdurch werden Störmomente, die von der Begrenzungskante ausgehen, weitgehend unterbunden.
Im Regelfall wird die Druckplatte annähernd horizontal verlaufen. Es gibt aber auch Konstruktionen, z. B. bei Eint lasöffnungen, aus denen der Luftstrom nach oben austritt, bei denen eine nach oben ragende Druckplatte vorgesehen werden muß. In diesem Fall sollte ein das Gewicht der Druckplatte ausgleichendes Gegengewicht unterhalb der Drehachse am Hebel vorgesehen sein. Selbstverständlich können die beiden Gewichte auch durch ein im gemeinsamen Schwerpunkt dieser Gewichte angeordnetes Einzelgewicht ersetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsfcrm ist die Drehachse am Ende einer der Druckplatte vorgeschalteten festen Gehäusewand vorgesehen und es geht von dieser Gehäusewand ein die Drehachse umgreifender Fortsatz aus, der zwischen sich und der Achse einen derart gerichteten Spalt bildet, daß Leckluft aus ihm etwa parallel zur Druckplatte austritt Diese Leckluft ruft dann höchstens ein vernachlässigbar kleines Störmoment hervor. Wenn noch weniger Leckluft austreten soll, empfiehlt es sich, den Spalt zwischen Drehachse und angrenzender Gehäusewand durch eine dünne Abdichtmembran zu überdecken.
Ferner kann die Druckplatte zwei Seitenwände aufweisen, die bis zur Stirnwand reichen und im Bereich der Drehachse von Gehäuseseitenwänden übergriffen werden.
Zur Herabsetzung der Luftgeschwindigkeh im vorgeschalteten Raum ohne Vergrößerung der nach unten vorstehenden Bauteile empfiehlt es :,ich, wenn die feststehende Begrenzungskante der Einblasöffnung durch eine etwa parallel zur beweglichen Stirnwand verlaufende feste Stirnwand begrenzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung näher veranschaulichter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung durch einen Raum mit der erfindungsgemäßen Lufteinblaseinrichtung,
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels,
Fig.3 eine nahe der Decke zu befestigende Lufteinblasvorrichtung von außen,
F i g. 4 in vergrößerter Darstellung eine Abdichtung zwischen Gehäuse und Hebelachse,
F i g. 5 eine weitere Ausführungsform mit nach oben gerichteter Einblasöffnung in schematischer Darstellung und
F i g. 6 eine weitere Abwandlung.
Ein Raum 1 wird über eine Zuleitung 2 mit Luft einer vorgegebenen Temperatur versorgt Die Luft wird über eine Leitung 3 wieder abgeführt. Ein Thermostat 4 im Raum 1 steuert ein Drosselorgan 5, so daß sich eine Regelung des Einblasvolumens in Abhängigkeit von der geforderten Kühllast ergibt. Zwischen die Zuleitung 2 und den Raum 1 ist eine Lufteinblasvorrichtung 6 geschaltet, die hier als Wandmontageeinheit ausgebildet ist.
Diese Einrichtung 6 weist eine Einblasöffnung 7 und einen ihr in Strömungsrichtung vorgeschalteten Raum 8 auf, der infolge Umkleidung mit einer Isolierschicht 9 gleichzeitig als Schallschleuse dient. Wesentlicher Bestandteil der Lufteinblasvorrichtung ist ein Hebel 10, mit dessen Hilfe die Größe der Einblasöffnung 7 verändert werden kann. Dies ist näher in Verbindung mit F i g. 2 erläutert.
Der Hebel 10 is» um eine Achse U drehbar. Der eine Hebelarm ist als Druckplatte 12 ausgebildet, an deren freiem Ende eine Stirnwand 13 angebracht ist. Diese hat die Form eines Zylinders, dessen Achse mit der Drehachse 11 zusammenfällt. Die obere Kan»° der Stirnwand 13 ist an der Außenseite mit einer Abschrägung 14 versehen und bildet eine scharfe Begrenzungskante 15 der Einblasöffnung 7. Die obere feststehende Begrenzung wifd durch eine Wandfläche 16 gebildet. Ein zweiter Hebelarm 17 ist als Stange
ausgebildet, die ein Gewicht 18 trägt, welches auf der Stange verstellbar ist und die Kraft G ausübt. Die untere Wand 19 der Einrichtung 6 hat einen Fortsatz 20, der die Drehachse 11 umgreift und mit ihr einen Spalt 21 bildet, durch den Leckluft im wesentlichen nur etwa parallel zur Druckplatte 12 ausströmen kann.
Wenn ein bestimmtes Luftvolumen pro Zeiteinheit eingeblasen werden soll, stellt sich im vorgeschalteten Raum 8 ein von der Größe der Einblasöffnung 7 abhängiger Druck p\ ein. Dieser Druck wirkt auf die Druckplatte 12 und ruft ein Drehmomeni im Uhrzeigersinn hervor, das diesem Druck p\, der Fläche der Druckplatte 12 und der bis zur Mitte der Platte 12 reichenden Länge /,, proportional ist. Da die letztgenannten Größen konstant sind, ist das Drehmoment proportional p\. Das Gewicht 18 ruft ein Drehmoment in entgegengesetzter Richtung hervor. Dieses Drehmoment ist proportional dem Gewicht 18, der Länge /„, und dem Kosinus (du,+ <*). Da die beiden erstgenannten Größen konstant sind, ist dieses Drehmoment der Winkelfunktion proportional, wobei aber durch eine Verstellung des Gewichts 18 längs der Stange 17 eine bestimmte Grundeinstellung vorgenommen werden kann. Der Winkel <*o ist durch die Ruhelage des Hebels 10 festgelegt. In Fig. 2 ist ein Betriebszustand dargestellt, bei dem die Einblasluft mit der Einblasgeschwindigkeit ν in den Raum 1 eintritt. Durch eine Veränderung der Größe der Einblasöffnung 7 und einer entsprechenden Änderung des Druckes p\ ändert sich auch die Einblasgeschwindigkeit v. Es läßt sich nachweisen, daß im wesentlichen gilt:
P. ^
C(IS [\„ + \| .
Bei F i g. 1 ist ein Hebel 10 verwendet, für den *n = 0 ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei Änderung des Einblasvolumens die Einblasöffnung 7 so weit vergrößert wird, daß der Druck p, und damit auch die Geschwindigkeit ν annähernd konstant bleiben. Durch eine Verstellung des Gewichts 18 längs der Stange 17 läßt sich die Größe dieser Geschwindigkeit einstellen. Es bereitet keine Schwierigkeit, sie unter dem kritischen Wert zu halten, der zu störenden Geräuschen führt.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der Winkel <*n positiv. Zu einem höheren Druck p> und damit einer größeren Geschwindigkeit ν gehört daher eine kleinere Größe der Einblasöffnung 7. Bei entspechender Wahl des Winkels «n läßt sich im Arbeitsbereich des Hebels 10 annähernd die Bedingung erfüllen, daß
r · 1I/2 = konsi.
ist, wobei 1 die Höhe der als Spalt ausgebildeten Einblasöffnung 7 ist Aus der Theorie geometrisch ähnlicher Räume in der Strömungslehre läßt sich nachweisen, daß bei dieser Bedingung ein einmal gewählter Strömungsverlauf auch bei einer Änderung des Einblasvolumens beibehalten bleibt. Ein sehr günstiger Strömungsverlauf ist als Linie a in F i g. 1 dargestellt. Hier ist die aus der Einblasöffnung 7 in der Seitenwand austretende Strömung so gerichtet, daß sie an der gegenüberliegenden Seitenwand etwa oberhalb des Bodens auftritt. Wenn bei abnehmendem Einblasvolumen die Einblasgeschwindigkeit sinkt, die Einblasöffnung 7 aber konstant bliebe, ergäbe sich ein .Strömungsverlauf gemäß der Linie b. Durch die geschilderte Regelung der Einblasöffnung 7 kann der .Strömungsverlauf nach der Linie a etwa aufrechterhalten bleiben.
Durch passende Wahl von λ» kann man auch eine Regelabhängigkeit erreichen, bei der ι · I = konst. ist. Die klimatechnischc Theorie zeigt, daß dies zu einer ungefähr konstanten Geschwindigkeit der induzierten Luft in der Aufenthaltszone führt.
In F i g. 3 ist eine in der Decke unterzubringende Lufteinblaseinrichtung 6 veranschaulicht, die sich lediglich mit ihrem unteren Teil 23 unterhalb des Niveaus Oder Raumdecke befindet. Die Begrenzungsflächen der Einrichtung 6 sind wiederum durch schalldämmende Wände 9 begrenzt. Der Hebei iü ist im Bereich der Druckplatte 12 nicht nur mit einer Stirnwand 13, sondern auch noch mit Seitenwänden 24 versehen, die von den Gehäuseseitcnwänden 25 übergriffen werden.
In F i g. 4 ist eine andere Art der Abdichtung zwischen der Drehachse 11 und der benachbarten Gehäusewand 19 veranschaulicht. Hier bedeckt eine dünne Membran 26 den Spalt zwischen den genannten Teilen.
In Fig. ä ist veranschaulicht, welche Maßnahmen getroffen werden müssen, wenn die Druckplatte 12 vertikal nach oben steht, weil aus der Austrittsöffnung 7 eine nach oben gerichtete Strömung austreten soll. Hier ist außer dem Arm mit der Druckplatte 12 und dem Arm 17 mit dem Gewicht 18 ein weiterer Hebelarm angebracht, der mit einem Gewicht 27 versehen ist. Dieses Gewicht balanciert das Gewicht der Druckplatte 12 aus. damit sich stabile Arbeitsverhältnisse ergeben und das Gewicht 18, wie in den früheren Fällen, ein Drehmoment hervorruft, das gegen das Drehmoment wirkt, welches vom Druck p\ bewirkt wird. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1-3 kann das vom Gewicht der Druckplatte 12 hervorgerufene Drehmoment durch einen Teil des Gewichtes 18 berücksichtigt werden. Gestrichelt ist ein Einzelgewicht 18'dargestellt, das die beiden Gewichte 18 und 27 ersetzen kann und in deren gemeinsamen Schwerpunkt angeordnet ist.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist der Raum 8 vor der Einblasöffnung 7 vergrößert, indem die Wand 9 im Bereich der Öffnung 7 eine nach unten ragende Stirnfläche 28 aufweist. Hiermit wird erreicht, daß die Geschwindigkeit im vorgeschalteten Raum 8 auf jeden Fall erheblich geringer ist als die Einblasgeschwindigkeit v, ohne daß die Einrichtung unterhalb der Öffnung 7 eine zu große Einbauhöhe aufweist
Es gibt auch andere Möglichkeiten als das Gewicht 18, um mit Hilfe einer mechanischen Kraft das Gegendrehmoment in einer bestimmten Funktionsabhängigkeit von der Winkellage des Hebels 10 festzulegen. Beispielsweise kann die mechanische Kraft durch eine Feder erzeugt werden. Hierfür kommen insbesondere Federn mit einer negativen Kennlinie in Betracht.
Hierzu 2 Blatt Zeichminsien

Claims (1)

  1. Patentansprüche;
    1, Lufteinblasvorrichtung for Klimaanlagen od,dgl- mit einer Einblasöffnung, durch die ein > veränderbares Luftvolumen austritt und deren Größe in Abhängigkeit von der Winkellage eines Hebels verstellbar ist, der in dem einen Drehsinn durch eine an einem Hebelarm angreifende mechanische Kraft, z, B, ein Gewicht, und in dem anderen Drehsinn durch eine von dem Druck in dem der Einblasöffnung vorgeschalteten Raum beaufschlagte Druckplatte, belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (17) bei geschlossener Einblasöffnung (7) gegenüber seiner senkrecht auf der Wirkungslinie der an ihm angreifenden mechanischen Kraft (G) stehenden Projektion um einen positiven Drehwinkel (oco), also in Öffnungsrichtung, versetzt ist
    Z Lufteinblasvorrichtung nach Anspruch 1, da- λ> durch gekennzeichnet, daß die mechanische Kraft durch ein am Hebelarm (17) angebrachtes Gewicht (18) ausgeübt und der Hebelarm bei geschlossener Einblasöffnung (7) schräg nach oben geneigt ist
    3. Lufteinblasvorrichtung für Klimaanlagen od. dgl. mit einer Einblasöffnung, durch die ein veränderbares Luftvolumen austritt und deren Größe in Abhängigkeit von der Winkellage eines Hebels verstellbar ist, der in dem einen Drehsinn durch eine an einem Hebelarm angreifende mechanische Kraft und in dem anderen Drehsinn durch eine von dem Druck in dem der Einblasöffnung vorgeschalteten. Raum beaufschlagte Druckplatte belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kraft durch eine Feder mit negativer J5 Kennlinie ausgeübt wird, so dfi das von der mechanischen Kraft ausgeübte Drehmoment mit sich verkleinernder Einblasöffnung (7) steigt
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsrichtung « der mechanischen Kraft und/oder die Kennlinie der Feder derart gewählt sind, daß sich das von der mechanischen Kraft ausgeübte Drehmoment oder das Quadrat des Drehmoments etwa umgekehrt proportional zur Einblasöffnung (7) ändert.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskante (15) für eine spaltförmige Einblasöffnung (7) durch eine an die Druckplatte (12) anschließende und etwa senkrecht zu ihr stehende Stirnwand (13) gebildet ist. so
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (13) den Teil eines Zylinders bildet, dessen Achse gleich der Drehachse (11) des Hebels (10) ist.
    /.Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskante (15) durch eine Anschrägung (14) auf der der Drehachse (11) des Hebels (10) abgewandten Seite der Stirnwand (13) scharfkantig gemacht ist.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, eo dadurch gekennzeichnet, daß bei nach oben ragender Druckplatte (12) ein das Gewicht der Druckplatte ausgleichendes Gegengewicht (27) unterhalb der Drehachse (11) am Hebel (10) vorgesehen ist.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (11) am Ende einer der Druckplatte (12) vorgeschalteten festen Gehäusewand (19) vorgesehen ist und von dieser GehBusewand ein die Drehachse umgreifender Fortsatz (20) ausgeht, der zwischen sich und der Achse einen derart gerichteten Spalt (21) bildet, daß Leckluft aus ihm etwa parallel zur Druckplatte austritt,
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen Drechachse (U) und angrenzender Gehäusewand (19) durch eine dünne Abdichtmembran (26) überdeckt ist
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (12) zwei Seitenwände (24) aufweist, die bis zur Stirnwand (13) reichen und im Bereich der Drehachse (11) von Gehäuseseitenwänden (25) übergriffen werden.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    11, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Begrenzimgskante der Einblasöffnung (7) durch eine etwa parallel zur beweglichen Stirnwand (13) verlaufende feste Stirnwand (28) begrenzt wird.
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